"Caps Invisibility" hîn jî nayên dîtin

Ya herî dawî di rêza "kapên nexuyayî" de yek ji Zanîngeha Rochester e (1), ku pergalek optîkî ya guncan bikar tîne. Lêbelê, gumanbar vê yekê wekî celebek hîlekariyek xeyalperest an bandorek taybetî vedibêjin, ku tê de pergalek lensek aqilmend ronahiyê dişkîne û dîtina çavdêr dixapîne.

Li pişt her tiştî matematîkî pir pêşkeftî heye - zanyar wê bikar tînin da ku fêr bibin ka meriv çawa du lenseyan eyar dike da ku ronahiyê bi vî rengî veqete ku tiştê rasterast li pişt wan were veşartin. Ev çareserî ne tenê dema ku rasterast li lenseyan mêze dike dixebite - goşeyek 15 pileyan an din bes e.

1. "Cap of Invisibility" ji Zanîngeha Rochester.

Ew dikare di otomobîlan de were bikar anîn da ku deqên kor ên di neynikê de an jî di odeyên emeliyatê de ji holê rakin û bihêlin ku bijîjk bi destên xwe bibînin. Ev yeka din e di nav rêzek dirêj a vedîyanan de li ser teknolojiya nedîtbarku di van salên dawî de hatine cem me.

Di sala 2012 de, me berê li ser "Cap of Invisibility" ji Zanîngeha Duke ya Amerîkî bihîst. Wê demê tenê yê herî lêpirsîn dixwend ku ew li ser nexuyabûna silindirek piçûk di perçeyek piçûk a spektruma mîkropêlê de ye. Salek berê, karbidestên Duke ragihandin teknolojiya dizî ji bo sonar ku dibe ku di hin derdoran de hêvîdar xuya bike.

Mixabin, ew li ser bû nedîtîbûn tenê ji xalek diyarkirî û di çarçoveyek teng de, ku teknolojiya kêm bikar tîne. Di sala 2013-an de, endezyarên bêwestan li Duke amûrek çapkirî ya 3D pêşniyar kirin ku tiştek ku di hundurê de hatî danîn bi kunên mîkro di strukturê de maske kir (2). Lêbelê, dîsa, ev di navberek dirêjahiya pêlê de û tenê ji xalek diyarkirî de qewimî.

Di wêneyên ku li ser Înternetê hatine weşandin de, kepçeya pargîdaniya Kanadayî Hyperstealth, ku di sala 2012-an de bi navê balkêş Quantum Stealth (3) hate reklam kirin, hêvîdar xuya bû. Mixabin, prototîpên xebatê tu carî nehatin pêşandan û qet nehat rave kirin ka ew çawa dixebite. Şîrket pirsgirêkên ewlehiyê wekî sedem nîşan dide û bi awayekî nepenî radigihîne ku ew guhertoyên veşartî yên hilberê ji bo artêşê amade dike.

Monitora pêşîn, kamera paşîn

Pêşî moderncap invisibility» Deh sal berê ji hêla endezyarê Japonî Prof. Susumu Tachi ji Zanîngeha Tokyo. Wî kamerayek ku li pişt zilamek ku paltoyek li xwe kiribû, bikar anî, ku ew jî wekî monitor ducarî bû. Wêneyek ji kameraya paşîn li ser hate pêşandan. Zilamê bi cil û berg "nedît" bû. Xefetek bi vî rengî ji hêla cîhaza Adaptiv ve ji bo kamûflkirina wesayîtên şer tê bikar anîn, ku di deh salên berê de ji hêla BAE Systems ve hatî destnîşan kirin (4).

Ew wêneyek infrared "ji paş ve" li ser cebilxaneya tankê nîşan dide. Otomobîlek wusa bi tenê di cîhazên dîtinê de nayê dîtin. Fikra maskekirina tiştan di sala 2006 de pêk hat. John Pendry ji Imperial College London û David Schurig û David Smith ji Zanîngeha Duke teoriya "optîka veguherînê" di kovara Science de weşandin û diyar kirin ka ew çawa di mijara mîkropêlan de (dirêjahiya pêlan ji ronahiya xuya dirêjtir) dixebite.

2. "Hapek nedîtbar" bi sê pîvanan çapkirî.

Bi alîkariya metamaterialên guncav, pêlek elektromagnetîk dikare bi vî rengî were qewirandin da ku tiştek derdorê derbas bike û vegere riya xwe ya heyî. Parametreyek ku berteka optîkî ya giştî ya navgînek diyar dike îndeksa refraksiyonê ye, ku diyar dike ka çend caran ji valahiya ronahiyê hêdîtir di navgînek diyarkirî de dimeşe. Em wê wekî koka hilbera permeabiliyetên elektrîkî û magnetîkî yên têkildar hesab dikin.

destûra elektrîkê ya nisbî; diyar dike ku çend caran hêza pêwendiya elektrîkê ya di maddeyek diyarkirî de ji hêza pêwendiya di valahiyê de kêmtir e. Ji ber vê yekê, ew pîvanek e ku barên elektrîkê yên di hundurê maddeyekê de çiqas bi hêz bersivê didin qada elektrîkî ya derveyî. Piraniya maddeyan xwedan domdariya dielektrîkî ya erênî ne, ku tê vê wateyê ku qada ku ji hêla maddeyê ve hatî guheztin hîn jî heman wateya qada derveyî ye.

Permeability magnetîkî ya têkildar m diyar dike ka qada magnetîkî li cîhek ku bi materyalek diyarkirî dagirtî ye çawa diguhezîne li gorî qada magnetîkî ya ku dê di valahiyek bi heman çavkaniya zeviya magnetîkî ya derveyî de hebe. Ji bo hemî maddeyên ku di xwezayî de têne peyda kirin, permeability magnetîkî ya têkildar erênî ye. Ji bo medyaya zelal, wekî şûşek an av, her sê hejmar jî erênî ne.

Dûv re ronahiya ku ji valahiya an hewayê (pîvana hewayê tenê hinekî ji valahiya cûda cûda ne) di nav navîn de derbas dibe, li gorî zagona veqetandinê û rêjeya sînûna goşeya qewimînê bi sînûsa goşeyê re tê çikandin. refraksîyon ji bo navgînek diyarkirî bi pîvana refraksiyonê re wekhev e. Nirx ji sifirê kêmtir e; û m tê wê wateyê ku elektronên di naverastê de berevajî hêza ku ji hêla qada elektrîkî an magnetîkî ve hatî afirandin dimeşin.

Tiştê ku di metalan de diqewime, ku tê de gaza elektroneya azad di lerzînên xwe de derbas dibe. Heger frekansa pêla elektromanyetîk ji frekansa van hejandinên xwezayî yên elektronan derbas nebe, wê gavê ev levanîn qada elektrîkê ya pêlê ewqas bi bandor nîşan didin ku nahêlin ku ew têkeve kûrahiya metalê û tewra zeviyek rasterast jî çêbike. beramberî qada derve.

Wekî encamek, berdewamiya dielektrîkê ya materyalek weha neyînî ye. Ji ber ku nikare bikeve kûrahiya metalê, tîrêjên elektromagnetîk ji rûyê metalê têne xuyang kirin, û metal bi xwe şewqek taybetmendî werdigire. Ger her du celebên domdariya dielektrîkê neyînî bin? Ev pirs di sala 1967 de ji aliyê fîzîknasê rûs Viktor Veselago ve hat kirin. Derdikeve holê ku îndeksa refraksiyonê ya navgînek wusa neyînî ye û ronahiyê bi tevahî cûda ji ya ku ji zagona reaksiyonê ya gelemperî peyda dibe, vediqetîne.

5. Refraksyona neyînî ya li ser rûyê metamaterial - dîtbarî

Dûv re enerjiya pêla elektromagnetîk ber bi pêş ve tê veguheztin, lê bilindbûna pêla elektromagnetîk berovajî şeklê nebzê û enerjiya ku tê veguheztin berovajî dibe. Materyalên bi vî rengî di xwezayê de tune ne (maddeyên bi permebûna magnetîkî ya neyînî tune). Tenê weşana jorîn a sala 2006-an û gelek weşanên din ên ku di salên paşîn de hatine çêkirin karîbûn strukturên çêkirî yên bi deksa refraksiyonê ya neyînî vebêjin û ava bikin (5).

Ji wan re metamaterial dihat gotin. Pêşgira Yewnanî "meta" tê wateya "piştî", ango ev strukturên ku ji materyalên xwezayî hatine çêkirin in. Metamaterial taybetmendiyên ku ew hewce ne bi avakirina dorhêlên piçûk ên elektrîkê yên ku taybetmendiyên magnetîkî an elektrîkî yên materyalê dişibînin digirin. Gelek metal xwedan guheztinek elektrîkî ya neyînî ne, ji ber vê yekê bes e ku meriv cîh ji hêmanên ku bersivek magnetîkî ya neyînî didin bihêle.

Li şûna metalek homojen, gelek têlên metal ên zirav ên ku di şebekek kub de hatine rêz kirin, bi plakaya materyalê îzolekirinê ve têne girêdan. Bi guheztina pîvana têlan û dûrahiya di navbera wan de, hûn dikarin nirxên frekansê yên ku tê de avahî dê xwedan guheztinek elektrîkî ya neyînî ye rast bikin. Ji bo bidestxistina permebûna magnetîkî ya neyînî di rewşek herî hêsan de, sêwiran ji du zengilên şikestî yên ku ji rêgezek baş (mînakî zêr, zîv an sifir) hatine çêkirin û bi qatek materyalek din ve têne veqetandin pêk tê.

Ji vê pergalê re resonatorê zengila perçebûyî tê gotin - bi kurteya SRR tê binav kirin. Resonatora zengila perçebûnê (6). Ji ber valahiyên di zengilan de û dûrbûna di navbera wan de, ew xwediyê kapasîteyek diyar e, mîna kondensatorê, û ji ber ku zengil ji materyalê guhêrbar têne çêkirin, ew jî xwediyê hindek induktansê ye, yanî. şiyana hilberîna kaniyan.

Guhertinên li qada magnetîkî ya derve ya ji pêlek elektromagnetîk dibe sedem ku herik di zengilan de biherike û ev herik qada magnetîkî çêdike. Derket holê ku bi sêwiranek guncan, qada magnetîkî ya ku ji hêla pergalê ve hatî afirandin, berevajî qada derveyî tê rêve kirin. Ev dibe sedema permebûna magnetîkî ya neyînî ya materyalê ku hêmanên weha dihewîne. Bi danîna pîvanên pergalek metamaterial, gengaz e ku meriv bersivek magnetîkî ya neyînî di navberek pir berfireh a frekansên pêlan de bistîne.

Meta - avahî

Xewna sêwiranan avakirina pergalek e ku tê de pêlên îdeal li dora heyberekê biherikin (7). Di sala 2008 de, zanyarên Zanîngeha Kalîforniyayê, Berkeley, yekem materyalên sê-alî afirandin ku ji bo ronahiya dîtbar û nêzê-infrasor xwedan nîşanek vekêşanê ya neyînî ye, ronahiyê berevajî arasteka wê ya xwezayî dihejîne. Wan bi berhevkirina zîv bi florîdê magnesium re metamaterialek nû afirandin.

Dûv re ew di nav matrixek ku ji derziyên piçûk pêk tê tê qut kirin. Di dirêjahiya pêlên 1500 nm (nêzîkî înfrasor) de diyardeya refleksa neyînî hatiye dîtin. Di destpêka sala 2010-an de, Tolga Ergîn ji Enstîtuya Teknolojiyê ya Karlsruhe û hevkarên wî ji Imperial College London ava kirin. nedît perdeya tîrêjê nizm. Lêkolîner materyalên ku li bazarê hene bikar anîn.

Wan krîstalên fotonîkî yên ku li ser rûyekî hatine danîn bikar anîn da ku pêşekek mîkroskopî ya li ser lewheyek zêr veşêrin. Bi vî rengî metamaterialek ji lensên taybetî hate afirandin. Lensên berevajî hûmara li ser plakê bi vî rengî ne ku, bi guheztina beşek ji pêlên ronahiyê, ew belavbûna ronahiyê ya li ser qurmê ji holê radikin. Zanyaran bi dîtina plakaya di bin mîkroskopê de, ronahiya bi dirêjahiya pêlê nêzî ya ronahiya xuyayî bikar anîn, lewheyek rût dîtin.

Dûv re, lêkolînerên ji Zanîngeha Duke û Koleja Imperial Londonê karîbûn rengvedanek neyînî ya tîrêjên mîkrofê bistînin. Ji bo bidestxistina vê bandorê, hêmanên takekesî yên avahiya metamaterial divê ji dirêjahiya pêla ronahiyê piçûktir bin. Ji ber vê yekê ev ji hêla teknîkî ve karekî dijwar e, pêdivî ye ku hilberîna strukturên metamaterial ên pir piçûk ên ku bi dirêjahiya pêla ronahiyê ya ku ew hewce ne ku bişkînin re li hev bikin.

Ronahiya dîtbar (binefşî berbi sor) dirêjahiya pêlê ye 380 heta 780 nanometre (nanometrek milyaryek metre ye). Pisporên nanoteknolojiyê yên ji Zanîngeha Skotlandê ya St. Andrews hatin alîkariyê. Wan yek tebeqeya metamaterialê bi torgilokek zehf zexm bi dest xistin. The New Journal of Physics metafleksek ku dikare dirêjahiya pêlan li dor 620 nanometre (ronahiya sor-sor- porteqalî) biqelişîne vedibêje.

Di sala 2012 de, komek lêkolînerên Amerîkî ji Zanîngeha Teksasê li Austin bi karanîna mîkropêlan hîleyek bi tevahî cûda pêşkêş kirin. Silindirê 18 santîmetre bi maddeyek plazmayê ya bi impedansek neyînî ve hate pêçandin, ku dihêle ku taybetmendî werin manîpule kirin. Ger ew tam taybetmendiyên optîkî yên berevajî tiştê veşartî hebe, ew celebek "neyînî" diafirîne.

Bi vî awayî, her du pêlan li hev dikevin û tişt nayê dîtin. Wekî encamek, madde dikare çend rêzikên frekansa cûda yên pêlê bihejîne, da ku ew li dora heyberê biherikin, li aliyê din ê wê li hev bicivin, ku dibe ku ji çavdêrek ji derve re nexuya xuya bike. Têgehên teorîk zêde dibin.

Nêzîkî deh meh berê, gotarek di Materyalên Optîkî yên Pêşkeftî de li ser lêkolînek muhtemel a bingehîn ji hêla zanyarên Zanîngeha Central Florida ve derket. Kî dizane gelo wan nekariye sînorkirinên heyî yên li ser "hats invisible»Ji metamaterialan hatiye çêkirin. Li gorî agahiyên ku wan belav kirine, mimkun e ku tiştek di nav rêza ronahiya xuya de winda bibe.

7. Awayên teorîk ên xistina ronahiyê li ser tiştekî nedîtbar

Debashis Chanda û ekîba wî bikaranîna metamaterialek bi avahiyek sê-alî vedibêjin. Me bi saya yên tê gotin bi dest xist. çapkirina nanotransfer (NTP), çêkirina kasetên metal-dîelektrîk. Indeksa refraksiyonê bi karanîna rêbazên nanoengineering dikare were guhertin. Rêya belavbûna ronahiyê divê di avahiya rûbera sê-alî ya materyalê de bi karanîna teknîka rezonansa elektromagnetîk were kontrol kirin.

Zanyar di encamên xwe de pir hişyar in, lê ji danasîna teknolojiya wan bê guman eşkere ye ku pêlavên ku ji materyalek wusa têne çêkirin dikarin pêlên elektromagnetîk bi girîngî bişkînin. Wekî din, awayê bidestxistina maddeya nû rê dide hilberîna deverên mezin, ku hinan berê xeyala şervanan kir ku bi kamuflajên weha ku dê wan peyda bike. nedîtîbûn temam, ji radarê heta ronahiya rojê.

Amûrên vegirtinê yên ku metamaterial an teknîkên optîkî bikar tînin ne dibin sedema windabûna rastîn a tiştan, lê tenê nexuyabûna wan ji bo tespîtkirinê tê wateya, û di demek nêzîk de, dibe ku ji çavan re. Lêbelê, jixwe ramanên radîkaltir hene. Jeng Yi Lee û Ray-Kuang Lee ji Zanîngeha Neteweyî ya Taywanê Tsing Hua, têgehek teorîkî ya "kapek nedîtbar" a kuantûmî pêşniyar kirin ku dikare tiştan ne tenê ji ber çavan, lê di heman demê de ji rastiyê jî bi tevahî rake.

Ev ê mîna ya ku li jor hatî nîqaş kirin bixebite, lê li şûna hevkêşeyên Maxwell, dê hevkêşeya Schrödinger were bikar anîn. Fikir ew e ku qada îhtimalê ya cewherê dirêj bikin da ku ew bibe sifir. Ev bi teorîk li ser pîvanek mîkro gengaz e. Lêbelê, ew ê demek dirêj bigire ku meriv li benda îmkanên teknolojîk ên çêkirina pêçek wusa bimîne. Dişibe her"cap invisibility", li ser vê yekê em dikarin bêjin ku ew bi rastî tiştek ji dîtina me vedişart.